6月29日，國(guó)家電網(wǎng)公司舉辦張北可再生能源柔性直流電網(wǎng)試驗(yàn)示范工程竣工投產(chǎn)大會(huì)，深入貫徹落實(shí)習(xí)近平總書(shū)記“四個(gè)革命、一個(gè)合作”能源安全新發(fā)展戰(zhàn)略，促進(jìn)搭建清潔低碳、安全高效的能源體系，積極服務(wù)綠色奧運(yùn)，貫徹落實(shí)“六穩(wěn)”“六保”任務(wù)，為奪取疫情防控和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展雙勝利，全面建成小康社會(huì)作出國(guó)網(wǎng)貢獻(xiàn)。

南瑞集團(tuán)參與建設(shè)的該工程項(xiàng)目是世界首個(gè)柔性直流電網(wǎng)工程項(xiàng)目，也是世界上電壓等級(jí)最高、輸送容量最大的柔性直流工程項(xiàng)目，破解諸多世界難題，囊括了12項(xiàng)世界第一，其中與關(guān)鍵核心設(shè)備相關(guān)的5項(xiàng)和南瑞息息相關(guān)。

張北柔直工程總投資124.78億元，新建張北、康保、豐寧和北京4座換流站，額定電壓±500千伏，額定輸電能力450萬(wàn)千瓦，輸電線路長(zhǎng)度666千米。工程被列入《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》和《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃（2016-2030年）》。

柔性直流輸電技術(shù)具有可控能力強(qiáng)、功率調(diào)節(jié)速度快、運(yùn)行方式靈活等特點(diǎn)，能夠有效抑制交流電壓波動(dòng)、減少功率波動(dòng)對(duì)受端電網(wǎng)影響，是破解能源大規(guī)模消納難題的“金鑰匙”。張北柔直工程充分利用了柔直技術(shù)的這些特點(diǎn)，將四座換流站通過(guò)架空線路形成直流環(huán)網(wǎng)，這也是世界首個(gè)四端柔性直流環(huán)形電網(wǎng)，可有效實(shí)現(xiàn)風(fēng)、光、水能源的互補(bǔ)，把不穩(wěn)定的新能源電能變成穩(wěn)定的電能，實(shí)現(xiàn)新能源利用的同時(shí)，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定。其中，張北、康保換流站作為送端直接接入大規(guī)模清潔能源，豐寧站作為調(diào)節(jié)端接入電網(wǎng)并連接抽水蓄能，北京站作為受端接入首都負(fù)荷中心。

南瑞集團(tuán)為張北柔直工程提供了全部的控制保護(hù)系統(tǒng)，張北、北京換流站±535kV/3000MW柔性直流換流閥，張北、康保、北京換流站總計(jì)10套535kV高壓直流斷路器以及核心測(cè)量設(shè)備。

張北柔直工程是世界上首個(gè)具有網(wǎng)絡(luò)特性的超高壓柔性直流電網(wǎng)工程。作為直流電網(wǎng)的核心設(shè)備，換流閥能夠?qū)崿F(xiàn)交直流電的相互轉(zhuǎn)換，保證直流電網(wǎng)電壓穩(wěn)定；直流斷路器可以快速切斷故障負(fù)荷，保障直流電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。可以說(shuō)，換流閥和直流斷路器的性能直接影響到工程質(zhì)量。

由南瑞集團(tuán)研制的±535kV/3000MW柔性直流換流閥，首次采用了4.5kV/3kA的壓接式IGBT器件，其電壓等級(jí)、容量均為已投運(yùn)工程之最，成功解決了換流閥在高電壓、大電流等環(huán)境下的抗電磁干擾設(shè)計(jì)、閥塔九級(jí)抗震設(shè)計(jì)等難題，并攻克了柔性直流電網(wǎng)應(yīng)用高浪涌電流能力設(shè)計(jì)、直流短路工況下?lián)Q流閥不閉鎖穿越等關(guān)鍵技術(shù)。

開(kāi)斷高壓大功率工況下的直流短路電流被譽(yù)為世界電力技術(shù)領(lǐng)域的百年難題，是制約直流電網(wǎng)發(fā)展的主要瓶頸之一。南瑞集團(tuán)研制的混合式技術(shù)路線直流斷路器，通過(guò)多支路轉(zhuǎn)移開(kāi)斷方法，成功解決了該難題，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械開(kāi)關(guān)無(wú)弧分?jǐn)啵蟠笱娱L(zhǎng)了開(kāi)關(guān)斷口的使用壽命。該斷路器整體采用模塊化、分層、分功能區(qū)域設(shè)計(jì)，具有高度集成、緊湊化和靈活擴(kuò)展能力，實(shí)現(xiàn)了近千級(jí)電力電子組件的協(xié)同觸發(fā)控制。其最大分?jǐn)喙收想娏鞑恍∮?5kA，最大分?jǐn)鄷r(shí)間不超過(guò)3ms，速度比人類眨眼還要快100倍。

此外，南瑞集團(tuán)在該工程中應(yīng)用的柔性直流電網(wǎng)控制保護(hù)系統(tǒng)，攻克了新能源接入雙極孤島控制、多換流站協(xié)調(diào)控制等難題，成功實(shí)現(xiàn)了新能源雙極孤島柔直接入，直流線路故障快速檢測(cè)、隔離和恢復(fù)，以及直流系統(tǒng)孤島融冰運(yùn)行模式等功能，使得現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可以在多種極限工況下安全穩(wěn)定運(yùn)行。

張北柔直工程安裝期間恰逢冬季，工程四個(gè)換流站氣溫最低時(shí)達(dá)零下30℃。為保證工程按時(shí)投運(yùn)，工程現(xiàn)場(chǎng)要求在限定工期內(nèi)完成供貨換流站所有換流閥及斷路器的吊裝，其中張北、北京換流站僅閥模塊就有總計(jì)1104塊，單個(gè)閥模塊至少3噸，安裝面臨巨大挑戰(zhàn)。南瑞集團(tuán)積極配合施工單位，克服惡劣天氣連續(xù)奮戰(zhàn)近2個(gè)月，最終提前一周完成現(xiàn)場(chǎng)安裝工作，得到業(yè)主單位高度認(rèn)可。

2020年5月13日15時(shí)43分，張北柔直工程進(jìn)入四端系統(tǒng)調(diào)試階段，本次試驗(yàn)是對(duì)工程全站、全線設(shè)備的“全面大體檢”。由南瑞集團(tuán)供貨的柔直換流閥和直流斷路器配合完成四端系統(tǒng)調(diào)試項(xiàng)目59項(xiàng)，期間遍歷了柔性直流電網(wǎng)啟停、單站投退、功率擾動(dòng)、接地短路等多種運(yùn)行工況，換流閥保持可靠運(yùn)行，直流斷路器均可靠動(dòng)作，為四端直流電網(wǎng)的順利投運(yùn)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2020年6月25日0點(diǎn)，張北柔直工程順利結(jié)束168小時(shí)試運(yùn)行試驗(yàn)。自系統(tǒng)調(diào)試以來(lái)，南瑞集團(tuán)提供的±535kV/3000MW大容量換流閥配合完成跳閘試驗(yàn)等近300余項(xiàng)系統(tǒng)調(diào)試試驗(yàn)，均保持可靠運(yùn)行。10臺(tái)535kV直流斷路器先后完成空合線路、穩(wěn)態(tài)電流開(kāi)斷、重合閘、人工接地短路等多項(xiàng)試驗(yàn)項(xiàng)目，均能正確可靠動(dòng)作，動(dòng)作準(zhǔn)確率100%，設(shè)備“零缺陷”通過(guò)全部驗(yàn)收試驗(yàn)。

“用張北的風(fēng)點(diǎn)亮北京的燈”。這句寫(xiě)在張北柔直工程施工現(xiàn)場(chǎng)的標(biāo)語(yǔ)，已然化為了現(xiàn)實(shí)。作為2022年北京冬奧會(huì)重點(diǎn)配套工程，張北柔直工程的投運(yùn)將有力支撐新能源大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用，助力北京冬奧會(huì)實(shí)現(xiàn)奧運(yùn)史上首次100%綠色電力供應(yīng)，推動(dòng)電網(wǎng)輸電技術(shù)和電工裝備升級(jí)，帶動(dòng)上下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展，有力服務(wù)“六穩(wěn)”“六保”大局。

近年來(lái)，柔性直流輸電工程發(fā)展迅速。此前，南瑞集團(tuán)已參與了上海南匯柔性直流輸電示范工程、舟山五端柔直工程、廈門柔性直流輸電科技示范工程、渝鄂直流背靠背聯(lián)網(wǎng)工程等多個(gè)柔性直流輸電重點(diǎn)工程建設(shè)。歷經(jīng)多年的工程經(jīng)驗(yàn)積累，南瑞集團(tuán)各項(xiàng)產(chǎn)品、技術(shù)和服務(wù)不斷升級(jí)，關(guān)鍵設(shè)備可靠性得到充分驗(yàn)證，為推動(dòng)新能源消納，鞏固和擴(kuò)大我國(guó)在世界直流輸電領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，提高我國(guó)電工裝備制造業(yè)自主創(chuàng)新能力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力作出了積極貢獻(xiàn)。

下階段，南瑞集團(tuán)將認(rèn)真貫徹落實(shí)國(guó)家電網(wǎng)公司決策部署，充分發(fā)揮我國(guó)能源電力領(lǐng)域龍頭企業(yè)和公司科技產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)作用，進(jìn)一步明確方位責(zé)任，以為國(guó)增光、為國(guó)家電網(wǎng)公司添彩為己任，堅(jiān)定國(guó)際領(lǐng)先的目標(biāo)追求，將柔性直流換流閥、直流斷路器等高端裝備廣泛推廣應(yīng)用于海上風(fēng)電、新能源并網(wǎng)、電網(wǎng)互聯(lián)等直流工程，著力打造能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高地、產(chǎn)業(yè)高地、人才高地，為建設(shè)具有中國(guó)特色國(guó)際領(lǐng)先的能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)貢獻(xiàn)南瑞智慧和力量。